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专家学者“论剑”非常规能源:打破常规才有更多“非常规”

刘莉

2014年11月26日08:50    来源:中国科技网-科技日报    手机看新闻
原标题:专家学者“论剑”非常规能源:打破常规才有更多“非常规”

  原标题:打破常规才有更多“非常规”

  ——专家学者“论剑”非常规能源

  本报记者 刘莉

可燃冰

页岩气

  人类对能源的探索从未停息。近些年对页岩气、天然气水合物等非常规能源的发现、勘探和开采越来越受到人们的关注。这些能源大多是在传统地质理论认为没有可使用的油气能源的地层中找到的,因此被称为“非常规”。

  “非常规”自然引发许多新挑战。非常规油气资源研究在世界各地如火如荼地展开时,各种围绕它们的新观念也不断生发。近日,由中国地质学会青年工作委员会承办的中国科协第93期新观点新学说学术沙龙以“观念与创新:非常规地质”为题邀请多方学者展开讨论。

  ——新闻缘起——

  “非常规”打破传统勘探理论

  “如果用以前的地质理论和观念,现在很多的非常规油气是无法发现的。”在中国石油大学(北京)非常规天然气研究院副院长姜振学教授看来,创新的观念是打开非常规油气宝库的一把“金钥匙”。

  油气工业有上千年历史,现代石油工业的历史从美国德雷克油井开始也有150多年。随着油气勘探的深入,石油地质工作者总结了一系列油气地质的理论,世界上有代表性的有“背斜理论”“圈闭油气勘探”“含油气系统理论”等,对指导工业油气的勘探开发起到了重要作用。我国在世界油气地质理论上也做出了重要贡献,“陆相生油理论”“源控论”“岩性地层理论”等在指导我国油气勘探开发方面也发挥了重要作用。

  姜振学介绍说,随着勘探开发的进展,石油地质工作者也发现了很多与传统认识相矛盾的地方。比如传统的石油地质认为储集油气的岩石,主要以砂岩和灰岩为主,需要高孔高渗,但现在发现的页岩气和页岩油的岩性却以泥页岩层系为主。从物性来说,低孔低渗甚至成为一些非常规油气成藏的必须条件,比如致密油、致密气。传统的油气成藏一般要求有“圈闭”,即上面有盖层周围有遮挡。但是非常规油气很多是连片甚至准连续的,不需要“圈闭”的条件。

  此外,传统认为油气勘探有“死亡线”,比如说源岩演化程度一般大于4%则找不到油气,但随着世界油气勘探的深入,“死亡线”有的甚至可以达到7%和8%。一些传统勘探的禁区,比如火山岩现在也找到了油气。

  “勘探要转变观念,观念转变了勘探领域就宽了,资源就丰富了。”姜振学说。

  ——核心关注——

  我国“非常规”宝库有多大

  在多种非常规油气资源中,页岩气和天然气水合物被提到的最多。这两种非常规油气资源目前在我国发展状况如何备受关注。

  中国地质大学教授张金川这些年一直研究页岩气。在他眼中目前中国的页岩气发展是“星火式”的,目前主要进行基础地质研究,集中于南方海相等主要的几个地层。这与美国差别很大。美国从1825年开始经历了几次“潮汐式”发展,到2000年产生了巨大的影响,最近几年的页岩气年产量超过了中国天然气年总产量。

  “我国从2009年获得了页岩气的钻探发现后,在南方和北方的海相、陆相及海陆过渡相等不同领域中均获得了比较大的突破”张金川说。

  有专家统计,到今年4月中国专门进行页岩气勘测的井位一共322口。其中调查井108口、探井118、评价井96口。经过水力压裂和测试,日产超过万方38口,日产超过10万方18口。在去年我国页岩气2亿立方米产量中,中石化产量接近1.55亿立方米,中石油4000万立方米。

  另一种人们常听到的非常规油气是俗称“可燃冰”的天然气水合物。中国地质调查局油气资源调查中心祝有海研究员对可燃冰已有10多年的研究。他介绍说,全球目前共发现155处水合物产地,其中冻土区10处。

  “我国天然气水合物资源潜力巨大。目前在南海北部约23平方公里内钻探控制的水合物气体储量约为194亿方;南海东北部55平方公里钻探控制区内水合物气体储量超过1000亿方。

  虽储量不小,但目前我国并未形成可燃冰开采的商业化。祝有海提供的国内外已开展的5次试采进展让人们看到了一些希望。

  俄罗斯麦索亚哈气田从1969年开始开采,到2011年已断续生产了42年,共开采出天然气129亿方,其中约有54亿方来自于水合物分解的气体,占41.9%,目前年产量4万方,几乎全部来自水合物。加拿大西北部冻土区的Mallik,2002年首次试采5天产气468方;2007年第二次试采半天产气830方;2008年降压法试采连续6天产气1.3万方。2012年美国阿拉斯加北坡二氧化碳置换试采,产气2.4万方。2013年3月,日本东南部海域进行海底水合物首次试采,6天共采出12万方天然气。中国祁连山试采时间101小时,采气量达到95立方米。

  “非常规”会否成“潘多拉盒子”

  “目前非常规油气更多处于地质评价阶段,真正工业化开发还需要工程评价、经济评价、环境评价。很多人更关心的问题是环境问题,开发页岩气是否容易引发地震呢?”中国地质调查局付修根研究员抛出了一个人们都关注的问题。

  他查找的资料显示,2011年在英国开采页岩气时引发两次小地震;在美国中部地区地震频发区,开发页岩气的时候也引发了地震。

  山东地矿局康凤新研究员介绍说,引发地震的问题已有研究,主要因为页岩气开采的一项关键技术——压裂(用大量水灌入页岩层进行液压碎裂以释放天然气)。“很多水打到地下会容易产生小的滑动和小型地震,现在北美趋向于用无水压裂,这样可能地震就不会发生。

  姜振学介绍说,无水压裂目前在我国也有成功的例子。“‘十二五’末,国家针对页岩气开发专门设了4个示范区:涪陵、长宁-威远、昭通、延长。无水压裂技术是解决我国西部沙漠、戈壁和缺水地区页岩气开发应用的非常好的技术,还有氮气压裂、二氧化碳压裂、LPG压裂等,都有很多成功的例子。”

  对于埋藏在地下的天然气水合物很多人也将其看作是“潘多拉盒子”,怕一打开就会放出“妖魔鬼怪”,但祝有海认为,这些东西是地底下实实在在存在的,无论是不是开发都存在于地下,如果因为地震等因素突然间分解出来可能会灾难更大。“如果在可控状态下开采,对我们来说是一种好事。”

  ——专家观点——

  中国需要有针对自己地质特点的研究

  中国的页岩气储量到底有多大?这个问题似乎令人困扰。美国能源署(EIA)曾给出过36万亿方的数字,这让很多人怀疑。中国工程院院士、中国地质科学院赵文津研究员就是其中一位。

  “这是根据什么?知道页岩厚度,估计个含量就算出来了?现在全国到处打井到处采。这是典型的跟风。”赵文津介绍说,美国从19世纪20年代开始发现页岩气,地质调查所进行了40多年的研究前期做了很多分析,逐步形成如今的局面。“但我们现在什么都没有研究清楚。美国说中国页岩气矿藏比他们还多,中国人脑子就热了,这很荒唐!现在回过头来还得从基础做起把问题摸清楚,踏踏实实往前走,否则欲速则不达。”赵文津说。

  多位地质专家表示,中国的页岩气等非常规油气的地质条件与美国的确大不相同,我们需要针对自己的地质特点进行研究。张金川介绍说:“国外页岩气地质条件大多是海相,我国除了海相外还有大量陆相,特别是南方和北方大面积分布的海陆过渡相,这其中既有希望又有挑战。中国已有的经验太少,美国的经验又不适用,我们需要大量的研究来解决这些问题。”

  此外,张金川建议要重视技术创新。“美国能够使用非常规油气是因为他们掌握了先进的开发技术,目前我们的页岩气开发成本是美国的好几倍,这对地质技术的研究提出了更高要求,需要更多的积累和技术储备,这是很关键的。”

(责编:赵竹青、马丽)


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